Diseño y desarrollo de una aplicación para controlar un teléfono móvil mediante sistemas Brain Computer Interface (BCI) orientada a personas con grave discapacidad

Abstract

Desde el descubrimiento del electroencefalograma (EEG), que fue desarrollado por Hans Berger en 1929, la electrofisiología ha avanzado enormemente. Gracias a ese descubrimiento, las ondas cerebrales, hasta entonces prácticamente desconocidas, comenzaron a estudiarse para el diagnóstico de enfermedades como la epilepsia o diversos trastornos del sueño. Fue en la segunda mitad del siglo XX cuando se empezó a sugerir la aplicación de las señales cerebrales para la comunicación con el medio sin la mediación de músculos y nervios periféricos, algo que podría mejorar significativamente la vida de personas con grave discapacidad motora. El primer sistema de este tipo fue desarrollado por el Dr. Jacques Vidal en 1977, bautizándolo posteriormente como BCI (Brain Computer Interface). Estos sistemas permiten el control de máquinas, traduciendo directamente en comandos las intenciones de un usuario mediante la extracción y clasificación de características. Este trabajo tiene el objetivo de desarrollar y evaluar una aplicación BCI que permita el control de un Smartphone y sus principales funcionalidades. Tras realizar una revisión del estado del arte, se concluye que la mejor manera de alcanzar este objetivo es mediante una aplicación basada en el paradigma oddball. Este paradigma BCI permite seleccionar comandos representados en las celdas de una matriz mediante la detección en el EEG de potenciales P300 provocados por estímulos visuales que aparecen en tiempos aleatorios y generados de forma endógena por el usuario de la aplicación. El sistema diseñado se encuentra distribuido entre un ordenador y el dispositivo móvil a controlar. Debido a su mayor capacidad, la implementación del paradigma oddball y el procesado de señal se realizan en el ordenador, que traduce en comandos las intenciones del usuario. Posteriormente, estos se envían al dispositivo móvil mediante tecnología Bluetooth. Una vez recibido el comando, el Smartphone lo ejecutará. Las tareas disponibles en la aplicación permiten al usuario realizar llamadas, mandar SMS, añadir, ver o eliminar contactos, hacer fotos y visualizarlas, o añadir alarmas y citas al calendario. Una vez desarrollada, la aplicación fue evaluada por cinco sujetos sanos que tuvieron que realizar distintas tareas de control del Smartphone con dificultad creciente, repartidas en dos sesiones realizadas en días diferentes. Los resultados obtenidos fueron satisfactorios, con una precisión media cercana al 95% bajo condiciones controladas en un laboratorio. Tras la realización de las tareas, los sujetos de estudio completaron un cuestionario de satisfacción que permitió conocer su opinión del sistema implementado y realimentar el proyecto con sus sugerencias.